JP5765489B2 - 押込量検出センサ、タッチ式入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、指等による操作時の押し込み量を検出するタッチ式入力装置に関する。

従来、押し込み量を検出可能なタッチ式入力装置に利用される技術として、押し込み量を検出するセンサが各種考案されている。例えば、特許文献１には、圧力検知部と検知結果変換部とを備えるセンサが開示されている。

圧力検知部は、平板状の圧電体からなり、圧電体の変位量に応じた振幅レベルの信号を出力する。検知結果変換部は、圧力検知部の出力信号を積分する。この積分演算値が押し込み量に相当する。これにより、特許文献１のセンサは、押し込み量を検知する。

特開２０００−２８３８６９号公報

しかしながら、圧電体は、押圧力をかける時の変位量に対する信号レベルと、押圧力を解放する時の変位量に対する信号レベルとが異なる。したがって、特許文献１のセンサのように、信号レベルを積分する場合、一回の押し込み操作の前後で基準電位が異なってしまう。このため、特許文献１のセンサの構成では、基準電位は、押し込み操作毎に異なってしまう。

ここで、押し込み量は、変位量に応じた信号レベルと基準電位の差の積分値から算出されるので、基準電位が変化してしまうと、信号レベルと押し込み量との関係が変化してしまう。すなわち、押し込み量が毎回同じであっても、信号レベルと基準電位との差がそれぞれ異なってしまう。このため、特許文献１のセンサの構成では、押し込み量の測定精度が低下してしまう。

特に、押し込み操作を繰り返すと、基準電位と押圧力（押し込み量）との関係が乖離していき、測定精度がさらに低下してしまう。

本発明の目的は、押し込み量の測定精度を高精度に維持できる押込量検出センサおよびこれを用いたタッチ式入力装置を提供することにある。

この発明の押込量検出センサは、操作面を押し込んだ際の変位量に応じた押込信号を出力する圧電センサと、圧電センサの前記操作面への接触を検出して接触検出信号を出力する接触検出センサと、押込信号と基準電位との差を積分して、積分結果から押込量検出信号を出力する押込量算出部と、を備える。押込量検出センサの押込量算出部は、接触検出信号の状態変化に応じて、積分処理と、基準電位のリセット処理とを切り替える。

この構成では、接触状態すなわち操作状態に応じて、押込信号の積分処理と基準電位のリセット処理が切り替えられる。具体的には、接触を検出した時に積分処理が実行され、接触を検出していない時に基準電位のリセット処理が実行される。これにより、操作回数に依ることなく、基準電位は一定値に維持される。

また、この発明の押込量検出センサは次の構成であることが好ましい。接触検出センサは、操作面への接触と非接触の二つの状態で分かれる二値の接触検出信号を出力する。押込量算出部は、二値の一方で積分処理を行い、二値の他方でリセット処理を行う。

この構成では、積分処理とリセット処理を切り替えるための具体的な接触検出信号の態様を示している。このように、接触検出信号を二値化して押込量算出部へ与えることで、押込量算出部は、容易に積分処理とリセット処理を切り替えることができる。

また、この発明の押込量検出センサは次の構成であってもよい。押込量算出部は、バイパス回路付き積分回路であって、二値の一方の時にバイパス回路が有効化され、二値の他方の時にバイパス回路が無効化される回路構成からなる。

この構成では、押込量算出部をアナログ電子回路で実現する場合の具体的な回路構成を示している。

また、この発明の押込量検出センサは、次の構成であってもよい。押込量算出部は、反転入力端子に抵抗器を介して押込信号が入力され非反転入力端子に基準電位が与えられるオペアンプと、オペアンプの出力端子と反転入力端子との間に並列接続されたコンデンサと、コンデンサに並列接続され接触検出信号によってオンオフ制御されるスイッチ素子と放電用抵抗器の直列回路と、を備える。

この構成では、押込量算出部をアナログ電子回路で実現する場合のさらに具体的な回路構成を示している。

また、この発明の押込量検出センサは次の構成であってもよい。接触検出センサは、操作面への接触によって静電容量が変化する位置に対応した前記接触信号を出力する静電センサと、接触信号から、接触状態によって状態変化する接触検出信号を生成する接触検出信号生成部と、を備える。押込量算出部と接触検出信号生成部は、１チップ化されたデジタルＩＣによって実現されている。

この構成では、押込量検出センサの一部をデジタルＩＣ化する場合の具体的な態様を示している。このように、デジタルＩＣ化をすることで、押込量検出センサを小型化することができる。

また、この発明はタッチ式入力装置に関するものであり、上述のいずれかの構成からなる押込量検出センサを備え、押込量検出信号とともに接触検出信号を出力することを特徴としている。

この構成では、押込量の検出精度を高精度に維持し、且つ接触位置を検出可能なタッチ式入力装置を実現できる。

また、この発明のタッチ式入力装置は次の構成であることが好ましい。押込量算出部は、押込量検出信号が閾値未満では接触検出信号の出力を停止し、閾値以上になると接触検出信号の出力を可能にする信号出力選択部を備える。

この構成では、押込量検出信号が所定レベル以上になるまで接触検出信号が出力されない。このため、操作していない状態、例えば指が操作面に近づいただけの状態や、軽く触っただけの状態では、接触検出信号が出力されない。これにより、意図的に操作している状態ではない時の接触の検出（誤検出）を抑制できる。

また、この発明のタッチ式入力装置では、次の構成であることが好ましい。接触検出センサは、操作面への接触によって静電容量が変化する位置に対応した接触信号を出力する静電センサと、接触信号から、接触状態によって状態変化する接触検出信号を生成して、押込量算出部へ出力する接触検出信号生成部と、を備える。押込量算出部と接触検出信号生成部は、１チップ化されたデジタルＩＣによって実現されている。

この構成では、タッチ式入力装置の一部をデジタルＩＣ化する場合の具体的な態様を示している。このように、デジタルＩＣ化をすることで、タッチ式入力装置を小型化することができる。

この発明によれば、押込量の検出精度を高精度に維持することができる。

本発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置のブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置と、従来のタッチ式入力装置とでの押込量検出信号の波形概念図である。 本発明の第２の実施形態に係るタッチ式入力装置のブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係るタッチ式入力装置のブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係るタッチ式入力装置のブロック図である。

本発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置について、図を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置のブロック図である。

タッチ式入力装置１は、タッチパネル１０、押込量算出部２００、接触検出信号生成部３００を備える。タッチパネル１０は、圧電センサ１０Ｐと静電センサ１０Ｄとを備える。静電センサ１０Ｄと接触検出信号生成部３００とからなるブロックが本発明の接触検出センサに相当する。

タッチパネル１０は、具体的な構造例は後述するが、平板状であり、平板面の少なくとも一方の主面（平板面）を操作面として、操作者の操作を受け付ける。

タッチパネル１０の圧電センサ１０Ｐは、押込量算出部２００に接続されている。圧電センサ１０Ｐは、操作面が押し込まれることに湾曲する変位量に応じた信号レベルの押込信号を、押込量算出部２００に出力する。

タッチパネル１０の静電センサ１０Ｄは、接触検出信号生成部３００に接続されている。静電センサ１０Ｄは、操作面に操作者の指等が接触した場合に生じる静電容量の変化に応じた接触信号を出力する。

接触検出信号生成部３００は、接触信号から接触検出信号を生成する。接触検出信号は、Ｈｉ、Ｌｏｗの二値化された信号である。具体的には、接触検出信号生成部３００は、接触信号の信号レベルに対して接触検出用閾値を設定し、当該接触検出用閾値以上の信号レベルを検出した期間にはＨｉ状態の接触検出信号を出力する。接触検出信号生成部３００は、当該接触検出用閾値以上の信号レベルを検出しない期間にはＬｏｗ状態の接触検出信号を出力する。

接触検出信号生成部３００は、押込量算出部２００および第１出力端子Ｐｏｕｔ１に接触検出信号を出力する。この際、接触検出信号生成部３００は、押込量算出部２００に対しては接触検出信号のみを出力すればよく、第１出力端子Ｐｏｕｔ１に対しては、接触位置に関する情報を、接触検出信号を一緒に出力する。

押込量算出部２００は、オペアンプＵ１、抵抗器Ｒ１、コンデンサＣ１、放電用抵抗器Ｒ０、スイッチ素子Ｓ０を備える。オペアンプＵ１の反転入力端子は、抵抗器Ｒ１を介して、圧電センサ１０Ｐに接続されている。したがって、押込信号は、抵抗器Ｒ１を介してオペアンプＵ１の反転入力端子に入力される。オペアンプＵ１の非反転入力端子には、基準電位Ｖ１が印加されている。

オペアンプＵ１の出力端子は、タッチ式入力装置１の第２出力端子Ｐｏｕｔ２に接続されている。コンデンサＣ１は、オペアンプＵ１の反転入力端子と出力端子との間に接続されている。放電用抵抗器Ｒ０とスイッチ素子Ｓ０とは、直列接続されており、この直列回路は、コンデンサＣ１に並列接続されている。

スイッチ素子Ｓ０は、接触検出信号のＨｉ、Ｌｏｗに応じてオンオフ制御される。例えば、スイッチ素子Ｓ０は、接触検出信号がＬｏｗ状態の時にオン状態となり、接触検出信号がＨｉ状態の時にオフ状態となる。具体的には、スイッチ素子Ｓ０は、例えばノーマリーオンのＦＥＴ等によって実現される。

これにより、スイッチ素子Ｓ０は、Ｌｏｗ状態の接触検出信号が入力されている期間はオン制御され、Ｈｉ状態の接触検出信号が入力されている期間はオフ制御される。すなわち、スイッチ素子Ｓ０は、接触検出されていない期間はオン制御され、接触検出されている期間はオフ制御される。

なお、スイッチ素子Ｓ０としてノーマリーオンの素子を用いた場合は、上述の二値からなる接触検出信号を用いればよいが、スイッチ素子Ｓ０としてノーマリーオフの素子を用いた場合には、接触検出信号の二値状態を反転させればよい。すなわち、接触検出している期間はＬｏｗ状態となり、接触検出されていない期間はＨｉ状態となる接触検出信号を用いればよい。

このような回路構成とすることで、スイッチ素子Ｓ０がオフ状態の期間には、押込量算出部２００は、オペアンプＵ１、抵抗器Ｒ１、コンデンサＣ１による積分回路が形成される。したがって、押込量算出部２００は、押込信号と基準電位との差を積分し、この積分結果である押込量検出信号を第２出力端子Ｐｏｕｔ２に出力する。

すなわち、接触検出されている期間は、押込量算出部２００は、押込信号と基準電位との差を積分する。そして、押込量算出部２００は、この積分結果である押込量検出信号を第２出力端子Ｐｏｕｔ２に出力する。

一方、スイッチ素子Ｓ０がオン状態の時には、コンデンサＣ１と放電用抵抗器Ｒ０とが並列接続される回路構成となる。これにより、押込量算出部２００は、積分回路として機能しなくなる。したがって、押込量算出部２００は、押込信号をそのまま第２出力端子Ｐｏｕｔ２に出力する。また、コンデンサＣ１と放電用抵抗器Ｒ０との閉ループ回路が構成されるため、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷は、放電用抵抗器Ｒ０によって放電、消費される。したがって、出力端子Ｐｏｕｔ２の電位は基準電位にリセットされる。

すなわち、接触検出されている期間は、押込量算出部２００は、第２出力端子Ｐｏｕｔ２の電位を基準電位にリセットする。

図２は、本発明の第１の実施形態に係るタッチ式入力装置と、従来のタッチ式入力装置とでの押込量検出信号の波形概念図である。図２において実線が本発明の実施形態の構成を用いた場合の押込量検出信号の波形を示し、波線が従来の構成を用いた場合の押込量検出信号の波形を示す。

図２に示すように、本実施形態の構成を用いることで、押込量に応じた積分波形が現れるとともに、押し込み操作の前後での基準電位は同じである。一方、従来の構成では、押し込み操作の前後で基準電位が変化してしまう。ここで、押込量は、押込量検出信号の信号レベルによって決まり、押込量検出信号の信号レベルは、押込信号と基準電位との差によって決まる。したがって、本実施形態のように、基準電位を安定させることができれば、押込量を高精度に検出することができる。

以上のように、本実施形態の構成を用いれば、押込量に応じた信号レベルの押込量検出信号を出力しつつ、操作（押し込み操作）を繰り返しても、押込量の検出精度を高く維持することができる。

ところで、上述の説明では、タッチパネル１０の具体的な構成を示していないが、例えば、次に示すような構成のタッチパネル１０を用いると好適である。

タッチパネル１０は、圧電センサ１０Ｐと静電センサ１０Ｄとが１枚の圧電フィルムを用いて一体形成されてなる。具体的には、１枚の圧電フィルムの互いに対向する両主面に、押込量検出用電極および静電容量検出用電極を備える。

圧電フィルムは、互いに対向する第１主面と第２主面を備える矩形状の平膜からなる。圧電フィルムは、一軸延伸されたＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）によって形成されている。

ＰＬＬＡは、キラル高分子であり、主鎖が螺旋構造を有する。ＰＬＬＡは、一軸延伸され、分子が配向すると、圧電性を有する。一軸延伸されたＰＬＬＡの圧電定数は、高分子中で非常に高い部類に属する。

なお延伸倍率は３〜８倍程度が好適である。延伸後に熱処理を施すことにより、ポリ乳酸の延びきり鎖結晶の結晶化が促進され圧電定数が向上する。尚、二軸延伸した場合はそれぞれの軸の延伸倍率を異ならせることによって一軸延伸と同様の効果を得ることが出来る。例えばある方向をＸ軸としてその方向に８倍、その軸に直交するＹ軸方向に２倍の延伸を施した場合、圧電定数に関してはおよそＸ軸方向に４倍の一軸延伸を施した場合とほぼ同等の効果が得られる。単純に一軸延伸したフィルムは延伸軸方向に沿って裂け易いため、前述したような二軸延伸を行うことにより幾分強度を増すことが出来る。

また、ＰＬＬＡは、延伸等による分子の配向処理で圧電性を生じ、ＰＶＤＦ等の他のポリマーや圧電セラミックスのように、ポーリング処理を行う必要がない。すなわち、強誘電体に属さないＰＬＬＡの圧電性は、ＰＶＤＦやＰＺＴ等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。このため、ＰＬＬＡには、他の強誘電性の圧電体で生じる焦電性が生じない。さらに、ＰＶＤＦ等は経時的に圧電定数の変動が見られ、場合によっては圧電定数が著しく低下する場合があるが、ＰＬＬＡの圧電定数は経時的に極めて安定している。

また、ＰＬＬＡは比誘電率が約２．５と非常に低いため、ｄを圧電定数とし、ε^Ｔを誘電率とすると、圧電出力定数（＝圧電ｇ定数、ｇ＝ｄ／ε^Ｔ）が大きな値となる。

ここで、誘電率ε_３３ ^Ｔ＝１３×ε_０，圧電定数ｄ_３１＝２５ｐＣ／ＮのＰＶＤＦの圧電ｇ定数は、上述の式から、ｇ_３１＝０．２１７２Ｖｍ／Ｎとなる。一方、圧電定数ｄ_１４＝１０ｐＣ／ＮであるＰＬＬＡの圧電ｇ定数をｇ_３１に換算して求めると、ｄ_１４＝２×ｄ_３１であるので、ｄ_３１＝５ｐＣ／Ｎとなり、圧電ｇ定数は、ｇ_３１＝０．２２５８Ｖｍ／Ｎとなる。したがって、圧電定数ｄ_１４＝１０ｐＣ／ＮのＰＬＬＡで、ＰＶＤＦと同様の押し込み量の検出感度を十分に得ることができる。そして、本願発明の発明者らは、ｄ_１４＝１５〜２０ｐＣ／ＮのＰＬＬＡを実験的に得ており、当該ＰＬＬＡを用いることで、さらに非常に高感度に押し込み量を検出することが可能になる。

このような特性を有するＰＬＬＡからなる圧電フィルムの第１主面には、複数の第１静電容量検出用電極および第１押込量検出用電極とが、所定のパターンで形成されている。これら複数の第１静電容量検出用電極と、第１押込量検出用電極は、ＩＴＯ、ＺｎＯ、銀ナノワイヤ、ポリチオフェンを主成分とする有機電極、ポリアニリンを主成分とする有機電極のいずれかを用いるのが好適である。これらの材料を用いることで、透光性の高い電極パターンを形成できる。尚、透明性が必要とされない場合には銀ペーストにより形成された電極や、蒸着やスパッタ、あるいはメッキなどにより形成された金属系の電極を用いることもできる。

また、圧電フィルムの第２主面には、複数の第２静電容量検出用電極と、第２押込量検出用電極とが、所定のパターンで形成されている。これら複数の第２静電容量検出用電極および第２押込量検出用電極も、ＩＴＯ、ＺｎＯ、銀ナノワイヤ、ポリチオフェンを主成分とする有機電極、ポリアニリンを主成分とする有機電極のいずれかを用いるのが好適である。これらの材料を用いることで、透光性の高い電極パターンを形成できる。尚、透明性が必要とされない場合には銀ペーストにより形成された電極や、蒸着やスパッタ、あるいはメッキなどにより形成された金属系の電極を用いることもできる。

第１静電容量検出用電極と第２静電容量検出用電極は、圧電フィルムを介して部分的に対向するようにパターン形成されている。第１押込量検出用電極と第２静電容量検出用電極も、圧電フィルムを介して部分的に対向するようにパターン形成されている。

以上のような構造からなるタッチパネル１０は、次に示すように接触信号および押込信号を出力する。

操作面に操作者の指等が接触すると、接触した位置に応じて、第１静電容量検出用電極と第２静電容量検出用電極との間で静電容量が変化し、この静電容量に応じた接触信号を出力する。このように、上述の構成では、圧電フィルムと、該圧電フィルムを挟んで配置される第１、第２静電容量検出用電極とによって、静電センサ１０Ｄが構成される。

操作面を操作者が指等で押し込むと、押込量（押圧力）に応じて圧電フィルムが湾曲し、変位する。圧電フィルムは、この変位量に応じて電荷を発生する。これにより、第１押込量検出用電極と第２静電容量検出用電極との間に電位差が生じ、この電位差によって押込信号が生成され、出力される。このように、上述の構成では、圧電フィルムと、該圧電フィルムを挟んで配置される第１、第２押込量検出用電極とによって、圧電センサ１０Ｐが構成される。

このように、本実施形態の構成を用いれば、圧電センサ１０Ｐと静電センサ１０Ｄとを、単一の圧電フィルムをベースとして構成することができ、タッチパネル１０を薄型化することができる。これにより、全体として小型、薄型のタッチ式入力装置を実現することができる。

次に、第２の実施形態に係るタッチ式入力装置について、図を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係るタッチ式入力装置のブロック図である。

本実施形態のタッチ式入力装置１Ａは、第１の実施形態に示したタッチ式入力装置１に対して、押込量算出部と接触検出信号生成部とをデジタルＩＣ化したものであり、タッチパネル１０の構成は同じである。したがって、第１の実施形態に係るタッチ式入力装置１と異なる箇所のみを具体的に説明する。

タッチ式入力装置１Ａは、タッチパネル１０、デジタルＩＣ２３４Ａを備える。デジタルＩＣ２３４Ａは、ＡＤＣ４００、積分演算部２１０Ａ、接触検出信号生成部３００Ａを備える。

ＡＤＣ４００は、圧電センサ１０Ｐからの押込信号をアナログデジタル変換して、積分演算部２１０Ａに出力する。

接触検出信号生成部３００Ａは、第１の実施形態の接触検出信号生成部３００と同様に、静電センサ１０Ｄからの接触信号から、二値化された接触検出信号を生成し、第１出力端子Ｐｏｕｔ１および積分演算部２１０Ａに出力する。

積分演算部２１０Ａは、接触を検出した状態を示す接触検出信号が入力されている期間は、デジタル化された押込信号を積分演算し、押込量検出信号を生成する。積分演算部２１０Ａは、この押込量検出信号を第２出力端子Ｐｏｕｔ２に出力する。

積分演算部２１０Ａは、接触を検出していない状態を示す接触検出信号が入力されている期間は、第２出力端子Ｐｏｕｔ２を基準電位にリセットする。

このような構成であっても、上述の第１の実施形態と同様に、押込量の検出精度を高精度に維持することができる。さらに、デジタルＩＣ化することによって、接触検出信号生成部と押込量算出部とを小型化することができ、タッチ式入力装置を小型化することができる。

次に、第３の実施形態に係るタッチ式入力装置について、図を参照して説明する。図４は、本発明の第３の実施形態に係るタッチ式入力装置のブロック図である。

本実施形態のタッチ式入力装置１Ｂは、第１の実施形態に示したタッチ式入力装置１に対して、押込量算出部２００Ｂの構成が異なるものである。したがって、第１の実施形態に示したタッチ式入力装置１と異なる箇所のみを説明する。

接触検出信号生成部３００は、接触検出信号をスイッチ素子Ｓ０のみに出力する。

オペアンプＵ１の出力端子は、コンパレータＵ２の反転入力端子に接続されている。コンパレータＵ２の非反転入力端子には、選択基準電位Ｖ２が印加されている。コンパレータＵ２の出力端子は、第１出力端子Ｐｏｕｔ１に接続されている。

コンパレータＵ２は、押込量検出信号の信号レベルが選択基準電位Ｖ２以上であれば、所定の第１信号レベル（例えばＨｉレベル）からなる確定接触検出信号を第１出力端子Ｐｏｕｔ１に出力する。コンパレータＵ２は、押込量検出信号の信号レベルが選択基準電位Ｖ２未満であれば、所定の第２信号レベル（例えばＬｏｗレベル）からなる確定接触検出信号を第１出力端子Ｐｏｕｔ１に出力する。このコンパレータＵ２が本発明の「信号出力選択部」に相当する。

このような構成とすることで、押込量検出信号が所定信号レベル以上になるまでは、接触状態を示す確定接触検出信号が出力されない。これにより、例えば、操作者が操作面に不要に指等を近づけただけの状態や、操作面に軽く指等を接触させて押し込みを行わないような状態で、操作入力がされたと誤検出してしまうことを防止できる。これにより、より確実に接触検出を行うことができる。

次に、第４の実施形態に係るタッチ式入力装置について、図を参照して説明する。図５は、本発明の第４の実施形態に係るタッチ式入力装置のブロック図である。

本実施形態のタッチ式入力装置１Ｃは、第３の実施形態に示したタッチ式入力装置１Ｂに対して、押込量算出部と接触検出信号生成部とコンパレータとをデジタルＩＣ化したものであり、タッチパネル１０の構成は同じである。したがって、第３の実施形態に係るタッチ式入力装置１Ｂと異なる箇所のみを具体的に説明する。

タッチ式入力装置１Ｃは、タッチパネル１０、デジタルＩＣ２３４Ｃを備える。デジタルＩＣ２３４Ａは、ＡＤＣ４００、積分演算部２１０Ａ、接触検出信号生成部３００Ａを備える。

ＡＤＣ４００は、圧電センサ１０Ｐからの押込信号をアナログデジタル変換して、積分演算部２１０Ａに出力する。

接触検出信号生成部３００Ａは、第１の実施形態の接触検出信号生成部３００と同様に、静電センサ１０Ｄからの接触信号から、二値化された接触検出信号を生成し、積分演算部２１０Ａに出力する。

積分演算部２１０Ａは、接触を検出した状態を示す接触検出信号が入力されている期間は、デジタル化された押込信号を積分演算し、押込量検出信号を生成する。積分演算部２１０Ａは、この押込量検出信号を第２出力端子Ｐｏｕｔ２と比較演算部５００に出力する。

比較演算部５００は、押込量検出信号の信号レベルが選択基準電位以上であれば、接触状態を示す確定接触検出信号を第１出力端子Ｐｏｕｔ１に出力する。比較演算部５００は、押込量検出信号の信号レベルが選択基準電位未満であれば、非接触状態を示す確定接触検出信号を第１出力端子Ｐｏｕｔ１に出力する。

このような構成であっても、上述の第３の実施形態と同様に、押込量の検出精度を高精度に維持することができる。さらに、デジタルＩＣ化することによって、接触検出信号生成部と押込量算出部とコンパレータを小型化することができ、タッチ式入力装置を小型化することができる。

なお、上述の各実施形態では、接触検出信号と押込量検出信号とをともに出力するタッチ式入力装置を例に説明したが、押込量検出信号のみを出力するようにしてもよい。この場合、押込量検出センサを実現することができる。

また、上述の説明では、圧電センサ１０Ｐと静電センサ１０Ｄとを、単一の圧電フィルムをベースに形成する例を示したが、圧電センサ１０Ｐと静電センサ１０Ｄと個別に形成し、重ね合わせて一体化する構造を用いてよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ：タッチ式入力装置、
１０：タッチパネル、
１０Ｐ：圧電センサ、
１０Ｄ：静電センサ、
２００，２００Ｂ：押込量算出部、
２１０Ａ：積分演算部、
２３４Ａ，２３４Ｃ：デジタルＩＣ、
３００，３００Ａ：接触検出信号生成部、
４００：ＡＤＣ（アナログデジタル変換部）、
５００：比較演算部、
Ｕ１：オペアンプ、
Ｕ２：コンパレータ、
Ｒ１：抵抗器、
Ｃ１：コンデンサ、
Ｒ０：放電用抵抗器、
Ｓ０：スイッチ素子、
Ｐｏｕｔ１：第１出力端子、
Ｐｏｕｔ２：第２出力端子

Claims (10)

1. 操作面を押し込んだ際の変位量に応じた押込信号を出力する圧電センサと、
   前記圧電センサの前記操作面への接触を検出して接触検出信号を出力する接触検出センサと、
   前記押込信号と基準電位との差を積分して、積分結果から押込量検出信号を出力する押込量算出部と、を備え、
   前記押込量算出部は、
   前記接触検出信号の状態変化に応じて、前記積分処理と、基準電位のリセット処理とを切り替える、
   を備える押込量検出センサ。
2. 前記接触検出センサは、
   前記操作面への接触と非接触の二つの状態で分かれる二値の接触検出信号を出力し、
   前記押込量算出部は、前記二値の一方で前記積分処理を行い、前記二値の他方でリセット処理を行う、請求項１に記載の押込量検出センサ。
3. 前記押込量算出部は、
   バイパス回路付き積分回路であって、
   前記二値の一方の時に前記バイパス回路が有効化され、前記二値の他方の時に前記バイパス回路が無効化される回路構成からなる、請求項２に記載の押込量検出センサ。
4. 前記押込量算出部は、
   反転入力端子に抵抗器を介して前記押込信号が入力され、非反転入力端子に基準電位が与えられるオペアンプと、
   前記オペアンプの出力端子と前記反転入力端子との間に並列接続されたコンデンサと、
   前記コンデンサに並列接続され、前記接触検出信号によってオンオフ制御されるスイッチ素子と放電用抵抗器の直列回路と、を備える、請求項３に記載の押込量検出センサ。
5. 前記接触検出センサは、
   前記操作面への接触によって静電容量が変化する位置に対応した前記接触信号を出力する静電センサと、
   前記接触信号から、接触状態によって状態変化する前記接触検出信号を生成する接触検出信号生成部と、を備え、
   前記押込量算出部と、前記接触検出信号生成部は、１チップ化されたデジタルＩＣによって実現されている、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の押込量検出センサ。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の押込量検出センサを備え、
   前記押込量検出信号とともに、前記接触検出信号を出力する、タッチ式入力装置。
7. 前記押込量算出部は、
   前記押込量検出信号が閾値未満では前記接触検出信号の出力を停止し、前記閾値以上になると前記接触検出信号の出力を可能にする、信号出力選択部を備える、請求項６に記載のタッチ式入力装置。
8. 前記接触検出センサは、
   前記操作面への接触によって静電容量が変化する位置に対応した前記接触信号を出力する静電センサと、
   前記接触信号から、接触状態によって状態変化する前記接触検出信号を生成して、前記押込量算出部へ出力する接触検出信号生成部と、を備え、
   前記押込量算出部と前記接触検出信号生成部は、１チップ化されたデジタルＩＣによって実現されている、請求項６または請求項７に記載のタッチ式入力装置。
9. 前記圧電センサと前記静電センサは、
   互いに対向する第１主面と第２主面を備えた平膜状の圧電フィルムと、
   該圧電フィルムの少なくとも前記第１主面または前記第２主面に形成された静電容量検出用電極と、
   前記圧電フィルムの前記第１主面および前記第２主面に形成された圧電電圧検出用電極と、を備える、請求項８に記載のタッチ式入力装置。
10. 前記圧電フィルムは、少なくとも一軸方向に延伸処理を行ったポリ乳酸からなる、請求項９に記載のタッチ式入力装置。

Images